WO2009011070A1

WO2009011070A1 - 冷却制御方法、冷却制御装置及び冷却水量計算装置

Info

Publication number: WO2009011070A1
Application number: PCT/JP2007/064618
Authority: WO
Inventors: Shinichiroh Shimoi; Hironori Ueno; Yoshihiko Himuro
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2009-01-22
Also published as: BRPI0702835A2; US9364879B2; BRPI0702835B1; RU2404000C2; CN101489696A; US20100219566A1; CN101489696B; EP2070608A4; KR100977373B1; EP2070608B1; RU2008129256A; EP2070608A1; KR20090026115A

Abstract

本発明は、予め定められた冷却終了温度まで鋼板を冷却する際に、冷却装置の上下面から噴射する冷却水量を迅速に制御して、上面と下面の冷却速度の差により発生する鋼板の形状悪化を高精度に防止することができるようにするもので、その具体的方法は、鋼板が冷却装置の内部を通過する時の温度を、冷却装置の入側に設置されている冷却入側温度計の計測値に基づいて、鋼板を所定の温度に冷却するまでに必要な冷却条件を冷却装置の内部の複数位置について演算して予定冷却スケジュールを設定し、設定された温度と冷却下部水量密度とから、熱伝達係数を計算し、計算された熱伝達係数から、冷却上部水量密度を計算し、冷却下部水量密度と冷却上部水量密度との比に基づいて、冷却装置の冷却水量を制御するようにして、予め定められた冷却終了温度まで鋼板を冷却するために、冷却装置の上下面から噴射する冷却水量を制御するために必要な計算量を簡素化する。

Description

明細書冷却制御方法、冷却制御装置及び冷却水量計算装置技術分野

本発明は鋼板の製造プロセスにおける冷却制御方法、冷却制御装置、冷却水量計算装置、コンピュータプログラム及び記録媒体に関し、特に、圧延直後の鋼板を冷却する際に用いて好適な技術に関する。背景技術

従来、冷却通板中の鋼板の温度を計測し、冷却終了温度が所望の温度となるように鋼板の上面及び下面に噴射する冷却水量を変動させて、鋼板の上面温度と下面温度の差を修正するようにして、鋼板の上面温度と下面温度の差により発生する鋼板の形状悪化を防止するようにした冷却制御が提案されている（例えば、特公平 7 —4 130 3号公報参照）。

また、特開昭 60— 2 103 13号公報に記載の冷却方法においては、被冷却材のサイズなどから決まる係数で冷却水量の上下比率を決定するようにしている。ところで、冷却中の鋼板温度は冷却水量及び熱伝達係数に大きく依存する。すなわち、前記熱伝達係数は鋼板表面温度の関数である。

したがって、冷却対象毎に異なる冷却開始時の鋼板温度状態、及び時々刻々変化する冷却中の鋼板表面温度の変化による熱伝達係数の変化を冷却水量に正確に反映することはできない。このため、水量の上下比率を決定しただけでは鋼板の形状悪化を高精度に防止することはできなかった。前記のような課題を解決するために、特公平 7— 29139号公報に記載の冷却方法においては、圧延終了の時点で冷却開始時点の温度を予測計算し、その計算結果を初期状態とした伝熱方程式を用いて、時々刻々変化する表面温度状態と熱伝達係数とを計算することによって、冷却中鋼板の形状悪化を抑制する水量上下比を高精度に決定するようにしている。

しかしながら、前述したように、熱伝達係数は冷却開始時の鋼板温度に大きく影響することから、圧延終了時に冷却開始温度を予測することを前提としている特公平 7— 29139号公報に記載の冷却方法では、圧延終了時から冷却開始に至る区間において様々な外乱の影響を受けることになる。そのため、圧延終了時に決定される水量上下比も誤差を多く含む結果となるので、特公平 7— 29139号公報に記載の冷却方法では鋼板の形状悪化を抑制するのに限界があるという問題点があつた。

そこで、上記特開昭 60— 2 10313号公報および特公平 7— 29139号公報に記載の冷却方法の問題点を同時に解決する手法として、例えば、特開平 2— 700 18号公報に記載の冷却方法においては、冷却上下水量比を、冷却開始位置に設置された温度計の実績によって計算し、時々刻々変化する表面温度状態と熱伝達係数を考慮した伝熱方程式を用いて、上下温度分布が一定になる水量上下比を探索計算するようにしている。発明の開示

前述した特開平 2— 70018号公報に記載の冷却方法の場合は、水量上下比を高精度に求めることが可能であると考えられる。しかしながら、この冷却方法の場合は伝熱方程式を用いた繰り返し計算による探索を行って冷却水量の上下比を求めるようにしているので、計算量が膨大となってしまう。そのため、計算結果を得るまでに多大な時間を必要とするという問題点があった。その結果、鋼板が冷却装置に進入した後に注水が遅れて開始されるような不都合や、または注水が開始されるまで冷却装置前で鋼板を停止させて待機させるようにしなければならない不都合等が発生する可能性が大きいので、実現性は困難であった。

本発明は前述の問題点に鑑み、予め定められた冷却終了温度まで鋼板を冷却する際に、冷却装置の上下面から噴射する冷却水量を迅速に制御して、上面と下面の冷却速度の差により発生する鋼板の形状悪化を高精度に防止することを目的としている。

本発明の冷却制御方法は、圧延直後の鋼板を冷却装置で冷却するための冷却制御方法であって、前記鋼板が前記冷却装置の内部を通過する時の温度を、前記冷却装置の入側に設置されている温度計の計測値に基づいて、前記鋼板を所定の温度に冷却するまでに必要な冷却条件を前記冷却装置の内部の複数位置について演算して予定冷却スケジュールを設定する予定冷却スケジュール設定工程と、前記予定冷却スケジュール設定工程によって設定された予定冷却スケジユールにおける温度と、前記鋼板の片面を冷却する冷却水における第 1の冷却水量密度とから、熱の伝わりやすさを示す熱伝達係数を計算する熱伝達係数計算工程と、前記熱伝達係数計算工程によって計算された熱伝達係数から、前記鋼板の逆面を冷却する冷却水における第 2の冷却水量密度を計算し、前記第 1の冷却水量密度と前記第 2の冷却水量密度との上下比を計算する上下比計算工程と、前記上下比計算工程によって計算された上下比に基づいて、前記冷却装置の内部を通過する鋼板を冷却する冷却水量を制御する冷却水量制御工程とを有することを特徴とする。

また、本発明の冷却制御装置は、圧延直後の鋼板を冷却装置で冷却するための冷却制御装置であって、前記鋼板が前記冷却装置の内部を通過する時の温度を、前記冷却装置の入側に設置されている温度計の計測値に基づいて、前記鋼板を所定の温度に冷却するまでに必要な冷却条件を前記冷却装置の内部の複数位置について演算して予定冷却スケジュールを設定する予定冷却スケジュール設定手段と、前記予定冷却スケジュール設定手段によって設定された予定冷却スケジュールにおける温度と、前記鋼板の片面を冷却する冷却水における第 1 の冷却水量密度とから、熱の伝わりやすさを示す熱伝達係数を計算する熱伝達係数計算手段と、前記熱伝達係数計算手段によって計算された熱伝達係数から、前記鋼板の逆面を冷却する冷却水における第 2の冷却水量密度を計算し、前記第 1の冷却水量密度と前記第 2の冷却水量密度との上下比を計算する上下比計算手段と、前記上下比計算手段によって計算された上下比に基づいて、前記冷却装置の内部を通過する鋼板を冷却する冷却水量を制御する冷却水量制御手段とを有することを特徴とする。

さらに、本発明の冷却水量計算装置は、圧延直後の鋼板を冷却装置で冷却するのに必要な冷却水量を計算する冷却水量計算装置であつて、前記鋼板が前記冷却装置の内部を通過する時の温度を、前記冷却装置の入側に設置されている温度計の計測値に基づいて、前記鋼板を所定の温度に冷却するまでに必要な冷却条件を前記冷却装置の内部の複数位置について演算して予定冷却スケジュールを設定する予定冷却スケジュール設定手段と、前記予定冷却スケジュール設定手段によって設定された予定冷却スケジュールにおける温度と、前記鋼板の片面を冷却する冷却水における第 1の冷却水量密度とから、熱の伝わりやすさを示す熱伝達係数を計算する熱伝達係数計算手段と、前記熱伝達係数計算手段によって計算された熱伝達係数から、前記鋼板の逆面を冷却する冷却水における第 2の冷却水量密度を計算し、前記第 1の冷却水量密度と前記第 2の冷却水量密度との上下比を計算する上下比計算手段とを有することを特徴とする。

また、本発明のコンピュータプログラムは、前記に記載の冷却制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。さらに、本発明の記録媒体は、前記に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の第 1の実施形態における鋼板製造ラインの一例を示す図である。

図 2は、本発明の第 1の実施形態において、冷却装置の内部構成例を示す図である。

図 3は、本発明の第 1の実施形態において、冷却水量計算装置を含む制御系の概略構成例を示すブロック図である。

図 4は、本発明の第 1の実施形態の冷却水量計算装置によって冷却水量を決定する手順の一例を示すフローチャートである。

図 5は、本発明の第 1の実施形態において、鋼板裏面温度と下部熱伝達係数との関係を示す図である。

図 6は、本発明の第 1の実施形態において、鋼板表面温度と上部熱伝達係数との関係を示す図である。

図 7は、板厚方向 1 1点の温度分布を示す図である。

図 8は、冷却装置を通過している鋼板の位置を示す図である。図 9は、本発明の第 1の実施形態において、冷却上部水量密度を探索する方法を示す図である。

図 10は、本発明の第 1の実施形態において、冷却温度推移の一例を示す特性図である。

図 1 1は、本発明の第 1の実施形態の上下比計算部が冷却上部水量密度を計算する手順の一例を示すフローチャートである。発明を実施するための最良の形態

(第 1 の実施形態）

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。

図 1 には、本発明が適用される鋼板製造ラインの一例を示す。図 1 に示すように、不図示の加熱炉ゃ粗圧延機を経て粗形成された鋼板 1 を目標板厚まで圧延する仕上圧延機 2 と、仕上圧延後の鋼板 1の形状を矯正する矯正機 3 と、矯正後の鋼板 1 を加速冷却する冷却装置 4とが順次配設されており、加速冷却後の鋼板 1が所望の形状及び材質を有する製品となる。

仕上圧延機 2の入側には仕上前面温度計 5が配置されており、出側には、仕上出側温度計 6が配置されている。また、冷却装置 4の入側には、冷却入側温度計 7が配置されている。本実施形態では、各温度計は、鋼板 1 の上面及び下面の温度を測定できるようにしている。

図 2は、冷却装置 4の内部構成例を示す図である。冷却装置 4の内部には、鋼板 1 を搬送するローラ群 41が多数配列されているとともに、各冷却ゾーン 1 Z〜19 Zにおいて鋼板 1 の上面及び下面に冷却水を噴射するノズル群（不図示）が多数配列されている。これらのノズル群から噴射される冷却水は流量制御弁によって流量がそれぞれ制御されるように構成されており、鋼板の板厚や板長等の諸条件によって使用ゾーン数や各ノズルからの噴射量を調整できるようになっている。本実施形態では、冷却装置 4の入側に冷却入側温度計 7が配置されている。

図 3は、本実施形態の冷却水量計算装置 100を含む制御系の概略構成を示すブロック図である。冷却水量計算装置 100には、仕上圧延機 2 を含む各圧延機の総括的な制御を行う圧延制御装置 200と、主に生産管理を行う生産管理装置 300と、冷却水量計算装置 100から出力される各種データを表示したり、冷却水量計算装置 100に対してォペレ一夕からの入力等を出力したりするデ一夕入出力装置 400 と、冷却入側温度計 7 とが接続されている。

さらに、冷却水量計算装置 100には、冷却装置 4の各冷却ゾーン 1 Z〜 19 Zの流量制御弁 50 1を制御して冷却水量を制御する冷却水量制御装置 500が接続されている。

すなわち、冷却水量計算装置 100は、冷却入側温度計 7、圧延制御装置 200、生産管理装置 300、及びデータ入出力装置 400等から入力されるデータに基づいて、冷却水量制御装置 500で制御する冷却水量の計算を行う。

特に、本実施形態の冷却水量計算装置 100は、仕上圧延後の鋼板 1 を搬送しながら、冷却水量制御装置 500に所要の冷却水量に関するデータを送信することで、冷却装置 4の注水量を決定するものである。

より具体的に、本実施形態の冷却水量計算装置 100は、目標冷却終了温度情報に応じて、冷却装置 4による鋼板 1 の予定冷却スケジユールを設定する予定冷却スケジュール設定部 101と、冷却装置 4 の入側における鋼板 1の所定の部位での熱伝達係数を取得する熱伝達係数計算部 102と、予定冷却スケジュール設定部 101により設定される予定冷却スケジュールと熱伝達係数計算部 102により取得される熱伝達係数とに基づいて、冷却水量制御装置 500に反映させる上面及び下面の水量密度比を計算する上下比計算部 103とを備えている。

図 4は、本実施形態において、冷却水量計算装置 100によって冷却水量を決定する手順の一例を示すフローチャートである。

ステップ S 401では、予定冷却スケジュール設定部 101は、冷却装置 4による鋼板 1の予定冷却スケジュールを設定する。具体的には、冷却入側温度計 7 により計測される鋼板 1 の表面温度を測定し、冷却直前の時点の各セグメントでの板厚方向の温度分布を求める処理を行なう。

板厚方向の温度分布は、板厚方向の中間位置で温度が最高となる放物線状となることが知られている。また、表面温度から板厚方向の温度分布を求める手法としては、例えば特公平 7 — 41303号公報に開示された手法を用いて板厚方向 11点の温度分布を決定することができる（図 7 を参照）。概要を説明すれば、上表面温度 T_Fは、計測された温度である。上表面と板温最高点との温度差 Δ Tは、下式 ( 1 )

Δ T = 33.8 - 3.63 h ( - 0.0371 + 0.00528 h ) · T_F · · · ( 1

)

但し、 Δ T ：上表面と板温最高点との温度差、 h : 板厚で与える下表面温度 T_Lは、下式（ 2 )

T_L =T_F +K, ξ ( Δ T_scon+ Δ T_sclass) +Κ₂ · · · ( 2 ) 但し、 ξ ：学習により得た温度変換係数、 ΔΤ₅ ：学習により得た入側温度上下面温度差、， Κ₂ : 調整要素により決定する。以上の条件を満たす放射線状の温度分布を決定し、板厚方向の温度分布を決定する。

そして、冷却直前の時点の各セグメントでの板厚方向の温度分布を初期値として、前述した板厚方向を所望の制御精度に基づいて適正な長さに分割して（例えば 11点）計算対象点とし、冷却装置 4の冷却開始位置までの温度推移を熱伝導差分方程式を解くことにより、冷却装置 4の冷却開始位置における各セグメントでの板厚方向平均温度 Tsk* (以下、「冷却開始温度 Tsk*」と称する。 kは厚み方向インデックス）を冷却開始温度情報として算出する。熱伝導差分方程式を解くことにより温度推移を解析する手法についても、例えば特公平 7 — 41303号公報に開示されているように、概要を説明すれば、板厚方向の初期温度分布状態に基づいて、板上の代表点における 11点を計算対象点として、下式（ 3 ) に示す 1次元熱伝導差分方程式

Q (j) _t + A _t

=Q (j) _t + Δ t · ( A _{j + 1} - 2 A _j + A _j .₁ ) / p - Δ χ² ( j = 1 〜 11) 、

=4.88 [ [ (Tg+ 273) / 100] ⁴ - [ (T (j) + 273) / 100] ⁴] ( j = 1 , 11)

= 0 ( j = 2 〜 10) · · · ( 3 )

但し、 Q (j) _t : 時刻 tでの要素 j の含熱量、 T (j) : 同温表示、 A t ：差分計算の刻み時間（ = const， 150msec) 、 p ：密度、 λ ：要素 j の熱伝導率、 Tg : 気温、 A Q_S ：境界条件、 Δ χ : 板厚分割厚を解く。この場合に、板温度 Τから含熱量 Qへの変換を、

Τ〉 880であれば、 Q = 3.333 + 0. 16T、

Τ≤ 880であれば、 Q = _ 149.05 + 0.481 · Τ— 1· 68 X 10- ⁴ · Τ²とし、含熱量 Qから温度 Τへの変換（含熱量：比熱を 0 ^から Τまで積分した値）を、

Q〉 144. 13であれば、 T =— 20. 8 + 6. 25 X Q、

0 < Q≤ 144. 13であれば、 T = 1431. 5— ( 1. 162 X 10₆— 5. 95 X 10³ X Q) とする。

そして、予定冷却スケジュール設定部 101は、各ゾーン（ 1 Z〜 1 9Z ) における冷却通板速度を基に、各ゾンの通過時間（TMz) と冷却予測温度（Tsk) とを計算して設定する。ここで冷却予測温度 (Tsk) は、図 10に示すように、各ゾーンにおいて数分割された一つのエリアにおける入側温度を示している。

冷却通板速度は、特公平 7 — 41303号公報に記載されている方法により、板先端の位置と搬送速度のデータの組で与える。図 8に示すように、板先端の位置を Xとし、この時の搬送速度を V(x)とすると板上のその時点で冷却装置入口にある k点、換言すれば、板先端より X後方にある点の水冷時間は、

, 、 Γ x+Lzone 1

t (x) = I T77T^dx

J^x V (x) で与えられる。

次に、先端、中央、末端部の水冷時間 t_t , t_m , t_bは下式で求められる。

, fL 1

t, = -— -dx

' Jo V(x)

L ：板長、 V(x) = 1ノ (ax² + bx+c) とし、前記 3式に代入して a， b , c を求める。

L²- ^zone^{2 1 b D}

L²' ^zone^{2 m} 2 ¹ (L²t.+^zoiie'L(^{3tt + tb}"^tc

加速範囲（ xの定義域）は下式のように定める。

0≤ x≤ L + lzone+ A lc ,

L ：板長、 lzone：有効冷却ゾーン長、 Δ 1 c₂ ：余複代（= cons t

)

以上により、定められた加速範囲内で Xを適当に定め V(x)の式に代入して板先端の位置とその時点の搬送の組（速度パターン）を作成する。そして、この演算結果は、通板速度制御装置（図示せず）に出力される。

このように加速率を求めるのは、鋼板 1 を搬送しながら冷却を行うため、鋼板先端部と末端部とでは、冷却装置 4に入る時刻が異なる。すなわち、鋼板長手方向にそって、冷却開始温度が異なるため、先端部と末端部とでは冷却後の温度が異なってしまい、製品材質も全長に亙って均一にするために通板速度を末端部に向かうにしたがって速くすることによって補正するためである。以上により、冷却終了目標温度までの冷却スケジュールを取得する。

次に、ステップ S 402において、熱伝達係数計算部 102は、各ゾ一ン基準水量密度から、計算対象ゾーン Zに対応する基準水量密度を選択し、冷却下部水量密度（WDLi) に代入する。ここで、各ゾーンの基準水量密度を決定する方法としては、例えば特公平 7 — 41303 号公報で示されているようにビジネスコンピュータから伝送される値により決定するなどの方法を用いることができる。

次に、ステップ S 403において、熱伝達係数計算部 102は、冷却予測温度（Tsk) を初期値として熱伝導差分計算を行い鋼板裏面温度 (TLi) を計算する。ここで、ゾーン 1 Zにおける最初のイタレーシヨン計算における Tskの値は「冷却開始温度 Tsk*」であり、それ以外はイタレ一シヨン計算の結果が Tskとなる。そして、計算した冷却下部水量密度（WDLi) と鋼板裏面温度（TLi) とから下部熱伝達係数（ aLi) を求める。鋼板裏面温度（TLi) については、前述した特公平 7 — 41303号公報を例にとると j = 11として計算することができる。

図 10は、本実施形態における冷却温度推移を示す特性図である。図 10に示すように、鋼板裏面温度（TLi) は、例えば、ゾーン 1 Z内の 1イタレ一シヨンにおける入側裏面温度を示している。鋼板裏面温度（TLi) を計算する際には、冷却予測温度（Tsk) を初期値として熱伝導差分計算を行い、それぞれのィ夕レ一シヨンで鋼板裏面温度（TLi) を計算する。

下部熱伝達係数（ aLi) を計算する方法については、図 5を参照しながら後で詳細に説明する。

熱伝達係数（ a) は、一般に、水量密度 WD (m³/ (m² · 分））、表面温度 T_sより決定される非線形関数であり、様々な式が提案されている。例えば、以下の式が提案されている。

Log (ひ） = A + B * Log (WD) + C * T_s + D - · · (4 ) 熱伝達係数（ α) は水の沸騰形態の違いによって異なることから、 ( ) 式における係数 A， B， C， Dについては、以下のように前記（ 4 ) 式を表面温度で係数分けをするのが一般的である。

T_S≥K1→A1， Bl, CI, Dl、

T_S<K1→A2, B2, C2， D2、

また、上表面と下表面とでは、冷却水の滞留状態の差が生じるのが一般的なので、係数分けするのが通例である。したがって、前記

(4 ) の基本式を採用する例では、次の係数セットを使い分けて、熱伝達係数を計算することとなる。例えば、上部熱伝達係数計算用の係数については、

T_su≥Klu→Alu、 Blu、 Cl_u、 Dl

T_su<Klu→A2 B2u、 C2u、 D2_{U ¾}

とする。また、下部熱伝達係数計算用の係数については、

T_{S L}≥K1_L→A1_L、 B1い C1い D1い

T_SL<K1_L→A2い B2い C2い D2い

とする。前述した考え方に基づいて、図 5について説明する。

図 5は、本実施形態において、鋼板裏面温度と下部熱伝達係数との関係を示す特性図である。

図 5においては、 WDLi = 0.3， 0.8， 2.0の場合における鋼板裏面温度と熱伝達係数との関係を示す曲線が示されている。

例えば、 WDLi = 0.8の場合、鋼板裏面温度（TLi) の値が計算されると、 WDLi = 0.8に対応する曲線上の座標 501における Y成分（ aLi ) を求めることができる。なお、冷却下部水量密度（WDLi) の数値によって異なる複数の曲線パターンはあらかじめ記憶されており、計算された冷却下部水量密度（WDLi) の曲線パターンが記憶されていない場合は、最も近い数値の曲線パターンを用いて計算する。したがって、計算精度を高めるために、曲線パターンが多く記憶されていることが望ましい。

次に、ステップ S 404において、上下比計算部 103は、ステップ S 403で計算された下部熱伝達係数（ aLi) を用いて、冷却上部水量密度（WDUi) を計算し、当該イタレ一シヨンでの適正上下比（ 7? i ) を計算する。

次に、冷却上部水量密度（WDUi) を計算する方法について、図 6 を参照しながら説明する。

図 6は、本実施形態において、鋼板表面温度（TUi) と上部熱伝達係数（ aUi) との関係を示す図である。本実施形態においては、鋼板表面温度（TUi) =鋼板裏面温度（T Li) 、上部熱伝達係数（aUi) =下部熱伝達係数（aLi) となるような座標 601を通過する曲線を探索して、冷却上部水量密度（WDUi ) を取得するようにしている。冷却下部水量密度（WDLi) の曲線パターンと同様に、冷却上部水量密度（WDUi) の曲線パターンも複数記憶されているが、対応する曲線パターンが記憶されていない場合は、冷却上部水量密度（WDUi) を直接計算する。

次に、冷却上部水量密度（WDUi) の計算方法について、図 9及び図 11を参照しながら説明する。

図 9は、本実施形態において、冷却上部水量密度（WDUi) を探索する方法を示す図である。

図 9に示すように、冷却水量密度 WDUを変化させながら、上部熱伝達係数（aUi) が下部熱伝達係数（aLi) と同一となる冷却上部水量密度（WDUi) を探索計算する。

図 11は、本実施形態において、上下比計算部 103が冷却上部水量密度（WDUi) を計算する手順を示すフローチャートである。

ステップ S 1101において、上部標準熱伝達係数（ひ。）が下部熱伝達係数（aLi) と一致しているか否かを判定する。ここで、上部標準熱伝達係数（α。）とは、標準水量密度（WDIT) に対応する非基準面熱伝達係数であり、前述の（4) 式により計算される。また、標準水量密度（WDIT) は、あらかじめデ一夕として記憶されている。

この判定の結果、一致している場合は、 WDUi = WDirとなり、計算が終了する。一方、ステップ S 1101の判定の結果、一致していない場合は、ステップ S 1102において、上部標準熱伝達係数（ひ。）が下部熱伝達係数（aLi) より大きいか否かを判定する。この判定の結果、上部標準熱伝達係数（ひ。）が下部熱伝達係数（aLi) より大きい場合は、ステップ S 1106にジャンプする。一方、ステップ S 1102の判定の結果、上部標準熱伝達係数（ひ。）が下部熱伝達係数 ( aLi) より小さい場合は、ステップ S 1103に進む。

次に、ステップ S 1103において、 kに 1 を追加して（ステップ S 1102から進んだ場合は k = 0 として） WDU_{k +} , =WDU_k + Δ W_k ( k≥ 0 ) を計算する。ここで、 WDU_k及び AW_kは、

Δ W_k = I WDU_k - WDU_k . J 1 / 2 ( k≥ 1 ) 、

WDU₀ =WDU*、 AW₀ = S ( S : 定数）、

とする。

次に、ステップ S 1104において、ステップ S 1103で計算された WD U_{k + 1}に対応する熱伝達係数（ a_{k + 1} ) が下部熱伝達係数（ aLi) と一致しているか否かを判定する。この判定の結果、一致している場合は、 WDUi = WDU_{k + 1}となり、計算が終了する。一方、ステップ S 11 04の判定の結果、一致していない場合は、ステップ S 1105において、前記計算した熱伝達係数（ a_{k + 1} ) が下部熱伝達係数（ aLi) より大きいか否かを判定する。

この判定の結果、前記計算した熱伝達係数（ a_{k + 1} ) が下部熱伝達係数（ aLi) より小さい場合は、ステップ S 1103に戻り、 kに 1 を追加して、再び同様に計算を行なう。一方、ステップ S 1105の判定の結果、前記（ a_{k + l}) が前記（ aLi) よりも大きい場合は、ステツプ S 1106に進む。

次に、ステップ S 1106において、 kに 1 を追加して（ステップ S 1102から進んだ場合は k = 0 として）、 WDU_{k + 1} =WDU_k— AW_k ( k≥ 0 ) を計算する。そして、ステップ S 1107において、ステップ S 11 06で計算された WDU_{k + 1}に対応する熱伝達係数（ αい ,）が aLiと一致しているか否かを判定する。この判定の結果、一致している場合は、 WDUi = WDU_{k + 1}となり、計算が終了する。一方、ステップ S 1107 の判定の結果、一致していない場合は、ステップ S 1108において、 a _k + ,が a L iより小さいか否かを判定する。

この判定の結果、前記計算した熱伝達係数（（¾_{k + 1} ) が前記下部熱伝達係数（ aLi) より大きい場合は、ステップ S 1106に戻り、値 kに 1 を追加して、再び同様に計算を行う。一方、ステップ S 1108 の判定の結果、前記（ a_{k + 1} ) が前記（ aLi) よりも小さい場合は、ステップ S 1103に進み、値 kに 1 を追加して、同様に計算を再び行なう。以上のように、前記計算した熱伝達係数（ a_{k + 1}) が下部熱伝達係数（ aLi) と一致するまで計算を繰り返し行う。

なお、本実施形態においては、冷却装置 4において冷却を開始する際に、鋼板表面温度と鋼板裏面温度とがほぼ同一となっていることを前提に、鋼板表面温度（TUi) =鋼板裏面温度（TLi) として計算を行っている。しかし、例えば、冷却装置 4で冷却する前の段階においては、前述した熱伝導差分方程式を計算することにより、鋼板表面温度と鋼板裏面温度と間に誤差が生じる場合がある。この場合、ゾーン 1 Zについては、熱伝導差分方程式を j = 1 として計算し、微調整を行うためにこの計算された数値を参酌するようにしてもよい。

そして、冷却上部水量密度（WDUi) を計算することによって、当該ィタレ一シヨンの適正上下比を計算する。適正上下比（ 7? i) は、 V i = WDUiZWDLiとなる。

次に、ステップ S 405において、上下比計算部 103は、イタレ一シヨンが 1つのゾーンについて全て終了したか否かを判定する。この判定の結果、終了していない場合は、ステップ S 403に戻り、再度計算を繰り返す。一方、ステップ S 405の判定の結果、終了した場合は、次のステップ S 406に進む。

イタレーシヨン回路については、任意に設定が可能であるが、ィタレ一シヨン回数（ I ) に 1イタレ一シヨン時間（TM* ) を掛けて、経過時間（ETM) を計算した場合に、常に、 ETM=〉TMzとなるようにイタレーション回数を決定する。

次に、ステップ S 406において、上下比計算部 103は、各ィタレ一シヨンの適正上下比（ 7? i) の平均値（AVE ( 7? i) ) を計算し、その平均値を最終的にゾーン適正上下比（ Τί Ζ) とする。

次に、ステップ S 407において、熱伝達係数計算部 102は、計算を行っていない次のゾーンが存在するか否かを判定する。この判定の結果、次のゾーンが存在する場合は、ステップ S 402に戻り、次のゾーンについてゾーン適正上下比（ rj i) を計算するために再度計算する。一方、ステップ S 407の判定の結果、次のゾーンが存在しない場合は、次のステップ S 408に進む。

全てのゾーン適正上下比の計算が終了したら、冷却水量計算装置 100は、冷却水量制御装置 500に全てのゾーン適正上下比（ r? z) のデータを送信し、冷却水量制御装置 500は、そのデータに基づいて、冷却装置 4の流量制御弁 501を調整し、冷却水を各ノズルに流すようにする。これにより、本実施形態においては、鋼板 1の先端部分が冷却装置 4に入る前に全てのゾーンにおける冷却水が流れるようにすることができる。

ステップ S 408においては、予定冷却スケジュール設定部 101は、冷却入側温度計 7 によって温度が測定された部分が、鋼板 1 の末端部分であつたか否かを判定する。この判定の結果、鋼板 1の末端部分であった場合は、全ての処理を終了する。一方、ステップ S 408 の判定の結果、鋼板 1の末端部分でなかった場合は、ステップ S 40 1に戻り、鋼板 1 における次の部分について、新たに冷却スケジュールを取得するようにする。

前述したように、鋼板 1 の製品材質を全長に亙って均一にするために通板速度を末端部に向かうに従って速くしている。このため、鋼板 1 の冷却スケジュールは鋼板 1の位置によって異なっている。したがって、本実施形態においては、鋼板 1 を複数の部分に分けて各部分ごとに冷却スケジュールを取得するようにしている。

本実施形態においては、前述したようにして、冷却上部水量密度

( WDU i ) 及び冷却下部水量密度（WDL i ) を決定しているので、予め定められた冷却終了温度まで鋼板 1 を冷却するために、冷却装置 4 の上下面から噴射する冷却水量を制御するために必要な計算量を簡素化することができる。これにより、鋼板 1の先端部分が冷却装置 4に入る前に全てのゾーン 1 Z〜 1 9 Zにおいて冷却水が流れるようにすることができ、鋼板形状の悪化を最小限に抑制することができる。

(本発明に係る他の実施形態）

前述した実施形態の冷却水量計算装置 1 00は、具体的には CPU, RA M, ROM等を含むコンピュータ装置或いはコンピュータシステムにより構成されるものである。したがって、本発明の各機能処理を実現するために、コンピュータにインストールされるコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。

また、前記実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。産業上の利用可能性

本発明によれば、鋼板が冷却装置の内部を通過する時の温度を、前記冷却装置の入側に設置されている温度計の計測値に基づいて、前記鋼板を所定の温度に冷却するまでに必要な冷却条件を前記冷却装置の内部の複数位置について演算して予定冷却スケジュールを設定し、前記設定した予定冷却スケジュールにおける温度と、前記鋼板の片面を冷却する冷却水における第 1の冷却水量密度とから熱の伝わりやすさを示す熱伝達係数を計算し、前記計算した熱伝達係数から、前記鋼板の逆面を冷却する冷却水における第 2の冷却水量密度を計算し、前記第 1 の冷却水量密度と前記第 2の冷却水量密度との上下比に基づいて、前記冷却装置の内部を通過する鋼板を冷却する冷却水量を制御するようにしたので、予め定められた冷却終了温度まで鋼板を冷却するために、冷却装置の上下面から噴射する冷却水量を制御するために必要な計算量を簡素化することができる。これにより、前記必要な計算結果を得るまでの時間を大幅に短縮することができるので、前記鋼板の温度測定を行なってから実際に冷却を開始するまでの期間を大幅に短縮することができる。したがって、前記入側の温度計を前記冷却装置の直前に設置することが可能となり、水量上下比の誤差が少ない冷却を実現することができて、鋼板形状の悪化を抑制することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 圧延直後の鋼板を冷却装置で冷却するための冷却制御方法であって、

前記鋼板が前記冷却装置の内部を通過する時の温度を、前記冷却装置の入側に設置されている温度計の計測値に基づいて、前記鋼板を所定の温度に冷却するまでに必要な冷却条件を前記冷却装置の内部の複数位置について演算して予定冷却スケジュールを設定する予定冷却スケジュール設定工程と、

前記予定冷却スケジュール設定工程によって設定された予定冷却スケジュールにおける温度と、前記鋼板の片面を冷却する冷却水における第 1の冷却水量密度とから、熱の伝わりやすさを示す熱伝達係数を計算する熱伝達係数計算工程と、

前記熱伝達係数計算工程によって計算された熱伝達係数から、前記鋼板の逆面を冷却する冷却水における第 2の冷却水量密度を計算し、前記第 1の冷却水量密度と前記第 2の冷却水量密度との上下比を計算する上下比計算工程と、

前記上下比計算工程によって計算された上下比に基づいて、前記冷却装置の内部を通過する鋼板を冷却する冷却水量を制御する冷却水量制御工程とを有することを特徴とする冷却制御方法。

2 . 前記第 1の冷却水量密度は、前記鋼板の下側を冷却する冷却水の冷却水量密度であり、

前記第 2の冷却水量密度は、前記鋼板の上側を冷却する冷却水の冷却水量密度であることを特徴とする請求項 1 に記載の冷却制御方法。

3 . 前記上下比計算工程は、前記予定冷却スケジュール設定工程によって設定された冷却スケジュールに基づいて、前記冷却装置の内部の複数位置における冷却水量密度の上下比を計算することを特徴とする請求項 1 または 2に記載の冷却制御方法。

4 . 前記第 1 の冷却水量密度を、前記予定冷却スケジュール設定工程によって設定された冷却スケジュールに基づいて決定することを特徴とする請求項 1〜 3の何れか 1項に記載の冷却制御方法。

5 . 圧延直後の鋼板を冷却装置で冷却するための冷却制御装置であって、

前記鋼板が前記冷却装置の内部を通過する時の温度を、前記冷却装置の入側に設置されている温度計の計測値に基づいて、前記鋼板を所定の温度に冷却するまでに必要な冷却条件を前記冷却装置の内部の複数位置について演算して予定冷却スケジュールを設定する予定冷却スケジュール設定手段と、

前記予定冷却スケジュール設定手段によって設定された予定冷却スケジュールにおける温度と、前記鋼板の片面を冷却する冷却水における第 1 の冷却水量密度とから、熱の伝わりやすさを示す熱伝達係数を計算する熱伝達係数計算手段と、

前記熱伝達係数計算手段によって計算された熱伝達係数から、前記鋼板の逆面を冷却する冷却水における第 2の冷却水量密度を計算し、前記第 1の冷却水量密度と前記第 2の冷却水量密度との上下比を計算する上下比計算手段と、

前記上下比計算手段によって計算された上下比に基づいて、前記冷却装置の内部を通過する鋼板を冷却する冷却水量を制御する冷却水量制御手段とを有することを特徴とする冷却制御装置。

6 . 前記第 1の冷却水量密度は、前記鋼板の下側を冷却する冷却水の冷却水量密度であり、

前記第 2の冷却水量密度は、前記鋼板の上側を冷却する冷却水の冷却水量密度であることを特徴とする請求項 5に記載の冷却制御装置。

7 . 前記上下比計算手段は、前記予定冷却スケジュール設定手段によって設定された冷却スケジュールに基づいて、前記冷却装置の内部の複数位置における上下比を計算することを特徴とする請求項 5または 6 に記載の冷却制御装置。

8 . 前記第 1 の冷却水量密度を前記予定冷却スケジュール設定手段によって設定された冷却スケジュールに基づいて決定することを特徴とする請求項 5〜 7の何れか 1項に記載の冷却制御装置。

9 . 圧延直後の鋼板を冷却装置で冷却するのに必要な冷却水量を計算する冷却水量計算装置であって、

前記熱伝達係数計算手段によって計算された熱伝達係数から、前記鋼板の逆面を冷却する冷却水における第 2の冷却水量密度を計算し、前記第 1 の冷却水量密度と前記第 2の冷却水量密度との上下比を計算する上下比計算手段とを有することを特徴とする冷却水量計算装置。

10. 前記請求項 1 〜 4の何れか 1 項に記載の冷却制御方法をコンピュー夕に実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

1 1 . 前記請求項 1 0に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。